כיצד להגביר את היעילות ולקצר את מחזורי הייצור

Share via Whatsapp

שילוב מלא של רובוטים תעשייתיים בקו ייצור, שבמרכזו מכונות הזרקה

מערכת ייצור משולבת ופתרונות אוטומציה מתאימים הם תנאים חשובים לשיפור איכות המוצר ולהפחתת העלות ליחידה. עם זאת, שתי המגמות נוטות לסרבל את התהליך ומחייבות שימוש במספר מערכות בקרה, הנדרשות לתקשר זו עם זו בזמן אמת. היעילות הכוללת של המערכת לא ניתנת לשיפור, אלא אם כן הבקרות של הציוד ההיקפי ישולבו לגמרי בבקרה של מכונת ההזרקה. רובוטים תעשייתיים גדולים בעלי צירים רבים, הפועלים לצד מכונות הזרקה בעלות כוחות נעילה גדולים, כבר אינם בגדר חריג.

 

תמונה 1: פתרון משולב במלואו – מכונת הזרקה מדגם DUO COMBI M מתוצרת חברת ENGEL ייצרה אלמנטים דקורטיביים פנימיים לרכב ב-FAKUMA 2015. רובוט תעשייתי מדגם EASIX מתוצרת החברה ביצע את השינוע של ציפויי הפורניר מעץ טבעי ושל החלקים המוגמרים.

פתרונות של מערכות משולבות במלואן ממקור אחד נהנים מביקוש עולמי גובר, כי הם לא רק מזרזים את האספקה על ידי הפחתת המאמץ הנדרש כדי לתאם פרויקטים כאלה, אלא גם מציעים יתרונות במונחים של טכנולוגיית התהליך. למשל, בתערוכת FAKUMA 2015 הדגימה חברת ENGEL יישום, שקיצר ב-10% את זמן החליצה של החלק בהשוואה לפתרון שאינו משולב במלואו.

במקרה זה, חלקים מצופים בפורניר דקורטיבי של עץ טבעי (תמונה 1) יוצרו על מכונה גדולה מדגם DUO 650 combi M בתהליך הקרוי CLEARMELT. רובוט רב-צירים מסדרת EASIX מתוצרתENGEL , ששולב בצורה מלאה בתהליך, הניח את יריעות הציפוי בתבנית, חלץ את החלקים המוכנים והניח אותם על סרט מסוע.

הייתה זו הפעם הראשונה ש-ENGEL הציגה רובוט גדול חדש בתערוכה. טווח הפעולה שלו היה 3,900 מ”מ, כושר הנשיאה שלו הגיע ל-240 ק”ג בגרסה הסטנדרטית והוא הרחיב את קשת היישומים של הרובוטים הרב-ציריים של ENGEL. ניתן אפילו לשלב מכונות הזרקה עם כוחות נעילה עד 5,500 טון, המשמשות, למשל, לייצור מכלי אשפה בנפח 1,000 ליטר, עם רובוטים רבי-צירים בפתרון משולב לאוטומציה של התהליך.

לאחר התערוכה סופק תא הייצור, כולל מכונת ההזרקה, רובוטים וחבילת טכנולוגיה, לחברת HIB TRIM PART SOLUTIONS בגרמניה, חברה-בת של NBHX TRIM, שהפעילה את הקו האוטומטי הראשון בעולם להזרקה בשיטת CLEARMELT.

ENGEL זיהתה כבר בשלב מוקדם את החשיבות של התאמת פתרונות מערכתיים לצרכיו של הלקוח, ובמקום להתפתח כחברה הבונה מכונות הזרקה, היא הפנתה את מאמצי הפיתוח שלה לאפיק של מומחיות במערכות. סדרת הרובוטים שלה היא נדבך חשוב באסטרטגיה זו.

כבר ב-1980 החלה ENGEL לפתח ולבנות רובוטים לינאריים ולשלב אותם בבקרה של מכונות ההזרקה. החל משנת 2011 היא גם הציעה את סדרת הרובוטים רבי-הצירים המשולבים בקו במלואם EASIX. הדגמים הקטנים יותר בסדרה, שהוצעו ראשונים, התבססו על הטכנולוגיה של חברת STAUBLI ROBOTICS, ואילו הדגמים הגדולים יותר, שהופיעו בהמשך, פותחו בשיתוף עם חברת KUKA.

שיתוף הפעולה ההדוק של ENGEL עם יצרניות הרובוטים התעשייתיים מקנה לה גישה למו”פ האינטנסיבי שהן מבצעות, וכדי להתאים את האוטומציה בצורה ייעודית לצרכים המיוחדים של יישומים נתונים, היא משלבת את הידע שלהן עם ההתמחות התעשייתית שלה. כך יש לה אפשרות לפתח קשת מלאה של מוצרים, כולל רובוטים תעשייתיים רבי-צירים כדוגמת הרובוט הלינארי VIPER, הרובוט E-PIC למשימות “הרם והנח” (PICK AND PLACE), הרובוט מסדרת EASIX (רובוט פרקי בעל 6 צירים) וכן פתרונות אוטומציה מיוחדים. כספק קבלני, ENGEL גם משלבת רובוטים ורכיבים היקפיים נוספים מתוצרת גורמים חיצוניים במערכת הכוללת שלה.

 

בקרה פשוטה לתהליכים מורכבים

 

היתרון של פתרון משולב מבית ENGEL נעוץ בעובדה, שמכונות ההזרקה והרובוטים חולקים אותה בקרה, וכך יש להם מאגר מידע משותף של חלקים. מאפייני הביצוע של רובוט לינארי זמינים גם ברובוט רב-צירי. שילוב מלא הוא תנאי מוקדם להדרכה פשוטה ונוחה למפעילים. כיוון שבקרת הרובוטים של ENGEL מעוצבת כתת-מערכת של בקרת מכונות ההזרקה CC300 של החברה, המפעיל אינו נדרש ללמוד שיטות הפעלה שונות, אלא יכול להפעיל את הרובוט תוך שימוש בפקודות המוכרות לו, בעזרתן הוא מפעיל את מכונות ההזרקה (תמונה 2).

תמונה 2: רובוטים לינאריים מסדרת VIPER ורובוטים רב-ציריים מסדרת EASIX הם חלק בלתי נפרד בבקרת מכונות ההזרקה CC300 מתוצרת ENGEL. ניתן לקבל מסופים ניידים לצורך הפעלה עצמאית.

הפקודות הנוספות, המתייחסות לתנועות הרובוט, משולבות בתוך ממשק המשתמש הגרפי של מערכת הבקרה של המכונה. לכן, מבחינת הבקרה אין הבדל אם היא קוראת את שלושת הצירים הלינארים ואחד עד שלושה הצירים הסיבוביים של הרובוט הלינארי, או שהיא קוראת את הצירים הסיבוביים והלינאריים הרבים של הרובוטים התעשייתיים.

גם כאשר ציוד היקפי נוסף, כגון ציוד בדיקה, מחסניות, יחידות הזנה, תאי לייזר או תנורי אינפרא-אדום, משולבים בקו הייצור, בקר CC300 פועל באותה דרך כבקרה כוללת. התוצאות הן בקרה ומעגלי בקרה פשוטים יותר. אין צורך בבקרים מתוכנתים (PLC) נוספים, שכן המערכת הכוללת מופעלת כל הזמן רק באמצעות הבקרה של ENGEL.

כדי לאפשר הזנת פרמטרים מהירה גם במערכות כוללות מורכבות מאוד, בקרת CC300 מציעה תרשימי זרימה מגוונים, מבחירה פשוטה של תהליכים סטנדרטיים מוכנים מראש, ועד יצירת רצפים גרפיים של תהליכים ממוקדי-יישום, המוכרים לנו בהקשר לרובוטים לינאריים (תמונה 2). זה כולל בין השאר מצב ידני, תצוגות של מסרים וערכים ממשיים, בטיחות הנעילה ומרחב עבודה וכן שימוש במסכות סטנדרטיות או ייחודיות-למשתמש לצורך הפעלת רובוטים שתוכנתו מראש.

יתרון נוסף מוצע על ידי אסטרטגיית יציאה בצורה של הפעלה מלאה ומתוכנתת מראש מכל מצב. פונקציה זו לבדה מבטיחה, שניתן להפעיל את הרובוט התעשייתי בצורה אמינה ובטוחה ללא הכשרה מעמיקה.

גם כישורי הלמידה של הרובוטים הלינאריים מספיקים לצורך קביעת הפרמטרים לפעולה של הרובוט הרב-צירי. בניגוד לכך, הקוד המילולי של הרובוטים הרב-ציריים הקונבנציונליים, המוצעים בשוק, מחייב היכרות מעמיקה עם קוד התכנות של יצרן הרובוטים הנתון. באותה קלות ניתן לשלב מספר רובוטים עם מכונת הזרקה אחת. אין הגבלות, גם כשמדובר בתנוחות, מהירויות, סוגי תנועה, תכנון בטוח של המסלולים ולמידה של צורות חופשיות.

עוד ערך מוסף מוצע על ידי פתרונות המשלבים מערכת לעיבוד תמונות לשם בדיקת נוכחותו של מוצר לפני ואחרי תהליך הייצור וכוללים הנחיית הרובוט תוך שימוש בשיטת 2.5D. הדבר מספק למזריק נקודת הפעלה יחידה לכל תא הייצור גם במשימות אוטומציה מורכבות. הוא יכול גם להחליף שפות, ומעבר לכל השפות האירופיות, הפתרון הסטנדרטי של ENGEL כולל את השפות העיקריות של אסיה. הודות למגוון רחב זה של תכונות, מפעיל המכונה יכול לטפל בעצמו במשימות רבות, שבעבר היה צורך לגייס מתכנת לצורך ביצוען. הדבר מגביר את הזמינות של תא הייצור ואת גמישות הייצור.

 

ביטול זמן אפס וזירוז תהליך הייצור

 

היתרון החשוב של שילוב מעמיק זה הוא, שהרובוט אינו מְתַקְשר עם מכונת ההזרקה, אלא, כיוון שהוא חלק בלתי נפרד מהמערכת, יש לו גישה לאותו בסיס נתונים. תכונה זו היא המפתח לאופטימיזציה של יעילות הייצור, כיוון שמכונת ההזרקה והרובוטים יכולים לתאם אוטומטית את רצפי התנועות ומעגלי הבקרה שלהם.

בעוד שהרובוטים בפתרונות משולבים חלקית אינם יכולים לפעול עד שהתבנית לגמרי פתוחה והמכונה אותתה את המצב הזה לרובוט, בפתרון של ENGEL הרובוט יכול להתחיל להיכנס לפעולה כבר במהלך הפתיחה של הפלטה הניידת. מה שקרוי ביטול זמן אפס מקצר את זמן השינוע ומבטל את הזמן הנדרש לתקשורת בממשקי תקשורת קונבנציונליים בין המכונה והרובוט.

תקשורת FIELDBUS מאפשרת לסנכרן את התנועות של מכונת ההזרקה, התבנית והרובוט ללא צורך בציוד נוסף. גם כשמדובר ברצפי ייצור מורכבים, הסנכרון הזה מתקיים בתוך סביבת CC300 באמצעות התצוגה של מכונת ההזרקה. ההגדרה של מרחב חסום היא סטנדרטית בפתרון המשולב. מרחבים חסומים מוצגים בצורה גרפית בבקרה, והמפעיל לא רק רואה היכן הם ממוקמים בכל טווח התנועה, אלא גם מזהה אילו מרחבים חסומים הינם פעילים או שנחדרו על ידי פעולה ידנית למשל.

אם מכונת ההזרקה, הרובוטים והציוד ההיקפי הנוסף ניזונים מאותו מקור, ENGEL כספק המערכת מספקת את הסמכת המערכת כולה לתקן CE. הרובוטים הגדולים מסדרה EASIX KR נבחנו על ידי מכון התקנים הגרמני TÜV.

 

תמונה 4: הגרסה העצמאית של הרובוט הרב-צירי (כאן הוא נראה במפעל WEIDPLAS בגרמניה) מאפשרת להפעיל את הייצור עם פתרון משולב והיגיון הפעלה אחיד באמצעות תהליך ההזרקה.

רמת האוטומציה עולה עוד יותר

 

מאות הרובוטים הרב-ציריים מסדרת EASIX ש- ENGELמכרה מאז השקת הסדרה בשנת 2010 משקפות את המגמה הכללית לכיוון רמת אוטומציה גבוהה יותר ונקודת הפעלה יחידה בתאי הזרקה. אירופה ואמריקה הן כיום מנועי הצמיחה החזקים ביותר בתחום זה.

רובוטים רב-ציריים עם השתלבות מלאה ממשיכים לעורר עניין בקרב מזריקי מוצרי פלסטיקה, כי הם יכולים לתמוך בצורה גמישה בשלבי עבודה נוספים, הנלווים לתהליך ההזרקה, כגון בקרת איכות או משימות הרכבה. ניתן גם לשלב גרסה עצמאית וללא ממשק EUROMAP 67 של רובוט EASIX עם מכונת הזרקה שאינה מתוצרת ENGEL ולבצע את תהליכי הייצור עם אוטומציה משולבת וממשק אדם-מכונה אחיד (תמונה 4).

 

 

 

 

 

תמונה 5: חברת ENGEL הרחיבה את סדרת EASIX והוסיפה לה את הרובוטים מדגם SCARA, המיועדים למשימות “הרם והנח” מהירות, כגון זיווד יעיל של תופסנים או מתאמי חציצה.

מבט לעתיד

 

הודות ליכולות הגבוהות שלה בתחום המערכות, ENGEL יכולה להציע פתרונות אוטומציה מעשיים, רב-תכליתיים וקלים להפעלה. כדי להתאים אותם בדרך שתביא ליעילות מרבית ביישומים נתונים, החברה ממשיכה להרחיב את טווח המוצרים שלה. למשל, סדרת EASIX הורחבה בשנת 2015 וכוללת את גרסת SCARA. רובוט ארבעה-צירים זה מתאפיין במספר גבוה של הנפות לדקה ובעלויות השקעה נמוכות-יחסית ומציע יתרונות במשימות “הרם והנח”, התקנת זרוע תפיסה או מסוע מעקב (תמונה 5). גם לצורך פיתוח גרסה זו שיתפה ENGEL פעולה עם חברת STAUBLI ROBOTICS.

 

 

 

 

 

 

לפרטים נוספים:
אלון לרמן
נייד: 054-6645770
אימייל: alon.lerman@aran-rd.com

תמונות: ENGEL